曹汉军
陕西省铜川公路管理局 陕西省铜川市 727000
摘要：水泥混凝土路面达到或超过使用年限后，路面逐渐会出现断板、板边缘角隅、接缝的损坏、板面磨损和错台等病害。以上病害既影响行车舒适性、安全性，又影响路容环境。为此，需对旧水泥混凝土路面进行翻新改建。目前对旧水泥混凝土路面的修复改建方法分为破碎板和不破碎板两类。破碎板类又分为共振破碎技术和多锤头破碎技术。本文简单介绍了多锤头破碎技术的基本原理、应用及特点。
关键词：多锤头破碎技术；水泥混凝土路面；应用
引言：我国水泥混凝土路面的发展从1988年开始的。近年来，随着公路建设的飞速发展，水泥混凝土路面已成为我国公路路面结构的主要形式之一。随着水泥混凝土路面的增多和使用年限的增长，水泥混凝土路面的病害也相应增多。为了消除路面病害，提高路面各项性能，更好地为社会服务，需对旧水泥混凝土路面进行修复和改建。
陕西省汉中公路局2007年引进了“MHB碎石化处理技术”，至目前为止试验路段道路运行情况良好。这次我们首次把此项技术引入应用到G210铜川路段路面改造工程，为确保我国道路的高效率维护和高品质改进，作进一步应用实践。
一、工程概况：
国道G210K774+600~K782+000、K792+000~K797+440，位于铜川市宜君县境内，路线长12.84km，为二级公路标准。路基宽度10.0m，路面宽度9.0m，两侧各有0.5m片石混凝土路肩，面层为25.0cm厚水泥混凝土。基层为原有沥青路面或局部碎石灰土补强和C10水泥混凝土调平层。由于近年来经济迅速发展，运输日益繁忙，车流量剧增，致使本次施工路段路面强度降低，破损严重。经调查，水泥混凝土路面状况总体较差，在环境、温度因素作用下大部分路段出现了裂缝、填缝料老化脱落以及板角断裂，部分路段出现了破碎板、错台、沉陷。已严重影响正常行车。该路段原为沥青混凝土路面，于1993年改建为水泥混凝土路面，至今已24年。本路段建成后至今仅进行局部换板中修，未进行过大修。
二、水泥混凝土路面改建方案及要求：
根据多锤头破碎的特点确定本路段采用多锤头破碎技术加铺沥青混凝土路面施工方案。
1. MHB碎石化基本使用条件：
（1）水泥混凝土路面上有大量病害：错台、翻浆和角隅破坏达到总接缝长度20%以上；
（2）板块出现开裂、短板或下沉，需要修补的面积达到路面总面积的20%~70%；
（3）水泥混凝土路面基层及面层厚度超过33cm;
（4）20%的路面面板已被修补或需要被修补；
（5）混凝土路面断板率介于20%~45%。
2. 不适宜用MHB碎石化的情况：
（1）旧路改建中遇到的挡墙、桥梁和涵洞等的承载力不足以承受再生设备荷载，需加固路段。
（2）公路近旁有敏感建筑或设备（安全距离小于5m），不能经受再生设备引起的地面震动路段；
（3）路面以上受净空限制，不容许加铺新路面的地段。
3.进行多锤头碎石化的必要技术条件：
相关指标土基CBR基层稳定情况板体材料
界限或性能＞5基本稳定未出现松散
4.碎石化技术注意问题：
（1）水泥混凝土路面破损程度决定了其碎石化施工的料径控制和工艺要求。对于损坏严重的水泥混凝土路面，必须判断其基层状态。一般情况下，基层破坏程度越高，破碎后粒径越小；
（2）水泥混凝土路面基层的破坏程度是判断严重病害路面是否可用碎石工艺的主要标准，当基层严重破坏时，碎石化后将导致模量降低，沥青面层容易疲劳损坏；
（3）排水设施是碎石化的必需辅助工程，完善的排水设施是防止碎石化后沥青加铺层再次
发生水损坏的重要措施。
三、 碎石化的施工工艺及质量控制方法：
1.碎石化前需处理：清除现有的罩面层；设置排水设施；特殊路段处理；构造物标记；设置质量控制点；交通管制。
（1）排水设施：路面碎石化处理一般要求设置边沟以保证排水。如果没有边沟，则应将路肩挖除至混凝土路面基层同一高度，以使水能从碎石化区域排出；
（2）特殊路段处理：对出现严重病害的软弱路段进行一下修复处理：
①清除混凝土路面；②开挖基层或路基至稳定层；③换填材料，顶面高程与破碎混凝土板底相同；④剩余部分，应采用HMA罩面底层相同的混合料回填，并进行适当的摊铺和压实。
正常破碎低锤头破碎禁止破碎
埋深管线埋深＞1m埋深0.5~1.0m埋深＜0.5m
路肩外构筑物＞10m5~10m＜5m
（4）设置高程控制点：在有代表性的路段设置高程控制点，以便在施工中监测高程的变化，指导罩面施工。
2.碎石化施工工艺流程：
破碎试验段与检查试坑→确定破碎工艺控制→破碎路面施工→“Z”型压路机压实（先洒水后压实）→撒布透层油并压实→铺压封层（调平层）→铺压沥青下面层→铺压沥青上面层→开放交通（油路冷却后）。
3.试验路段：主要用于设备参数调整，以达到规定的粒径和强度要求。
（1）试验区：在碎石化施工正式开始前，应根据路况调查资料，在有代表性路段选择至少长200m，宽5m（或一个车道）的路面作为试验段。根据经验一般取落锤高度1.1~1.2m，落锤间距为8~10cm，逐渐调整破碎参数对路面进行破碎，目测破碎效果。当碎石化后的路表面呈鳞片状时，表明碎石化的效果能满足规定要求，记录此时的破碎参数
（2）挖试坑：在实验区内随机选取2个独立的位置开挖1㎡的试坑，试坑的选择应避开有横向接缝或工作缝的位置。试坑应开挖至基础层，以在全深度范围内检查碎石化后的颗粒是否在规定的粒径范围内。如果破碎的粒径没有达到要求，那么设备控制参数必须进行相应的调整，并相应增加试验区循环上一个过程，直至要求得到满足，并记录符合要求的MHB碎石化设备参数备查。
4.破碎顺序：MHB破碎操作的次序应在满足破碎效果得基础上保证有利于表面排水。一般情况下，应先破碎路面两侧的车道，这是因为两侧缺乏侧向约束，有利于破碎，然后破碎中部的行车道。破碎一个车道的过程中实际破碎宽度应超出一个车道，与相邻车道搭接部分，宽度至少15cm。
5.压实要求：压实的主要作用是将表面的扁平颗粒碎化，同时稳固下层块料，为新铺沥青面层提供一个平整的表面。为了防止压实过度而将碎石化层压入基层，应避免在潮湿的条件下进行压式操作，特别是在稳定性有问题的地方。压实按如下顺序进行:
（1）XS223JE“Z”纹压路机至少2遍；
（2）XS222J光轮压路机至少2遍；
（3）XP261胶轮压路机4~6遍；
（4）压实速度不允许超过5㎞/h。
6.撒布透层油及压实：为使表面松散的粒料有一定的结合力，先对XS223JE“Z”型压路机振动稳压后的集料表面洒水3遍，待表面干燥后，用同步碎石封层车撒布一层乳化沥青层，乳化沥青为阳离子慢裂型，基质沥青含量50%。第一层同步撒罩3.0kg/㎡，表面再撒5~10mm厚碎石子用量，XS222J光轮压路机静压2遍。再撒布第二层乳化沥青透层，乳化沥青用量大约为0.5 kg/㎡，人工在撒布0~3mm石屑，用量以不沾轮为标准，等待40~60分钟，以XP261胶轮压路机静压6遍，封闭交通4~6小时后开放交通，人工进行清扫并局部撒油进行修补。透层油乳化沥青用量大约为3.5 kg/㎡，渗入深约1.5~3cm左右。
在整个破碎施工过程中，需要注意一下问题：
由于路面两侧缺乏侧向约束，容易破碎。一般情况下，应先破碎路面两侧车道，然后屏碎中部的车道；
破碎时最好是从混凝土路面的高处向低处破碎，以避免摊铺沥青混凝土后影响排水；
一个车道的实际破碎宽度应超过车道本身，与相邻车道搭接15cm以上。
进行路肩破碎时，应适当降低锤头高度，减小落锤间距，既保证破碎效果，又不至于因破碎力过大而使破碎过度。
不得对破碎后的混凝土路面进行修整，以提高路面平整度或改善线形，以免破坏混凝土路面碎石化效果。对深度5cm以上的低洼处应用ATB-25沥青稳定碎石进行调平压实后再进行全面压实。
根据路面宽度及时调整MHB多锤头破碎机破碎宽度；本路段半幅宽度5m，MHB多锤头破碎机初次破碎宽度2.5m，关闭两侧锤头。第二次破碎与第一次破碎搭接15cm，关闭一侧边锤，破碎宽度3.25m，破碎跨过中线50cm，调整另一侧边锤高度只起到打裂的目的，通过调整使多锤头机轮碾压在为破碎路面上，防止对易破碎集料进行碾压，避免集料过碎。
MHB多锤头破碎机后跟随6~8人，清理破碎后的砼路面填缝料，及时检查破碎情况，对局部没有破碎的用小型电镐进行破碎；及时检查锤头的落距和间距，并及时调整。对局部破碎过细的集料进行清理。
喷洒透层油与相邻车道搭接20cm以上。中缝位置搭接30cm以上。
MHB多锤头破碎后，对于早晚温度低时不宜喷洒透层油；尽量将喷洒碾压时间调整到中午温度高时进行施工。
路面碎石化施工质量控制方法：
（1）试验段设备参数推荐：
MHB破碎机械的主要控制指标是落锤高度和锤击间距。这两个指标决定了冲击能量的大小和分布密度，最终决定了破碎后结构的粒径分布特性和力学性质。
原水泥混凝土下基层强度状况
强度较高强度一般强度较低
水泥强度等级32.542.532.542.532.542.5
下落高度（m）1.21.21.11.11.01.0
锤迹间距（m）8~126~108~126~108~126~10
（2）施工质量控制的一般过程：
① 选择代表性路段作为实验段，其长度最小为200米，在试验段中安排不同的锤迹间距（2cm级差）的子区段，每段长度不少于50米。
②根据破碎效果的设备控制参数进行调整。
③对不同锤迹间距的子区段粒径进行检测，选择相应的设备控制指标。最终确定下落高度1.2米，锤迹间距7~8cm，破损较严重路段锤迹间距10~12cm.
④检测弯沉，验证是否满足要求。如果不满足，可以采用增加落锤高度和减小锤迹间距的方法，增加破碎程度，降低变异性，达到质量控制指标要求。
项次检查项目标准保证率检查方法和频度
1顶面粒径＜7.5cm75%直尺，20米一处
2上部粒径＜22.5cm75%直尺，试验段50米一处，正常施工不均原时抽查5%。
3下部粒径＜37.5cm75%直尺，试验段50米一处，正常施工不均匀时抽查5%。
4顶部当量回弹模量120~150MPa75%贝克曼梁，试验段50米一处，正常施工不均匀时抽查5%。
5平整度＜2cm75%3米直尺，200米两处。
6纵段高程±2cm75%水准仪，200米两处。
7横坡±5%75%水准仪，200米两处。
四、试验段验证及路面的多锤头破碎与沥青路面摊铺：
1.试验段概况：
G210宜君高速路出入口K770+600~K770+800，全长200m。为微丘区二级公路，原为沥青混凝土路面，于1993年改建为水泥混凝土路面，至今已24年。本路段建成之后仅进行过局部换板中修，未进行过大修。现路面结构形式为：面层25cm水泥混凝土，基层为原有沥青路面或局部灰土碎石补强和C10水泥混凝土调平层。
2. 适用条件判定：
通过对原路面的路况调查，旧水泥混凝土路面超过10%的路面需要开挖修补，板的脱空率满足30%<TKL≤50%，原路基的平均CBR值大于5，具备MHB施工条件。
3. 施工工艺：
用LX400多锤头水泥混凝土路面破碎机破碎→试坑验测→XS223JE“Z”字型压路机振动压实2遍→洒水3 遍→同步碎石封层车撒布乳化沥青透层油→均匀撒布5~10mm碎石→XS222J型光轮压路机静压2遍→撒布乳化沥青透层油→人工均匀撒布0~3mm石屑→用XP261型胶轮压路机静压6遍→4~6小时后开放交通→人工清扫并撒油修补。
4.水泥混凝土路面多锤头碎石化工艺流程：
施工准备→破碎机破碎→捡除填缝料→“Z”型压路机振动压实→级配碎石调平→撒布乳化沥青→光轮压路机静压→局部碎石调平→撒布乳化沥青及石屑→胶轮压路机碾压→开放交通→测弯沉值→局部处理→摊铺沥青面层→开放交通。
5.多锤头破碎后沥青面层的摊铺：
(1) 多锤头碎石化后沥青混合料摊铺前的准备：摊铺前对多锤头破碎后成型路基的纵横坡及表面进行检测和清理，采用细粒式沥青混合料进行封层调平，已恢复路面各项性能指标。
（2）摊铺沥青面层：热拌混合沥青料的级配碎石与破碎后的碎石化层面层的碎石级配接近，摊铺的沥青混合料与破碎后的面层石料相互嵌挤，达到层间无光滑面接触，这样两层之间达到合二为一的效果。摊铺时，先摊铺8cm厚的沥青碎石ATB-25下面层混合料，碾压成型后，再撒上一层乳化沥青，最后摊铺5cm厚AC-16沥青上面层混合料，碾压成型冷却后即可开放交通。
五、结束语
多锤头碎石化技术对于水泥砼路面修复改建来说，具有一定的技术优势。本工程成功应用，它优化了路面结构，层间相容性好，彻底根除反射裂纹，嵌锁的碎石化结构层增强了路面的承载力，提高路面的使用寿命，且施工简便，单道交叉施工，无需封闭交通，缩短施工期，不产生白色垃圾，保护了环境，节省了维修资金。该方法值得在水泥路面修复改建中推广应用。
论文作者:曹汉军
论文发表刊物:《防护工程》2018年第24期
论文发表时间:2018/12/24
标签：路面论文; 碎石论文; 混凝土论文; 锤头论文; 沥青论文; 水泥论文; 面层论文; 《防护工程》2018年第24期论文;